LeCroy Application Brief No. LAB 1006 クロック発振器の安定性クロック発振器の周波数安定性の計測発振器は数多くの周波数 /周期の不安定性を持っています。製造メーカは発振器の性能を「ショート・ターム」、「ロング・ターム」、環境による周波数安定性の３つに分けて規定しています。環境に依存する安定性は、発振器の出力周波数と位相に影響します。動作温度、機械的な振動、電源の変動、その他の環境変化です。図１はコールド・スタート時のウォームアップ過程でのクロック信号の安定性を計測した例です。実際の発振器の出力信号が一番上の波形（ch2 ）に表示されています。一番下の波形（トレー図１：クロック発振器の温度による安定性の計測ス B ）は、デバイス内部の平均動作温度のトレンド・グラフです (1mV = 1℃)。スタートアップ時にはデバイス内部の温度が 2,000 秒間に約 8 度 C 上昇しています。この期間中に発振器の周期の変動は± 25ps でした。これは上から 3 番目の波形（トレース C ）、すなはちタイム・インターバル・エラーのジッタトラック波形のトレンド・グラフをスムージングした波形から読み取れます。タイム・インターバル・エラーは理想的なクロック周期が一定サイクル経過後に実際の信号でどのようにず図2：クロック信号の１ ms 間の周期変動の解析例（ロングターム・ジれたかを測定します。上から 4 番ッタ測定）目の波形（トレース A ）は “tie@lv” というパラメータのトを見るとピークトゥピーク変動レンド・グラフで、それをスムーで±100 ps あまりの変動であるジングした波形（トレース C ）ことがわかります。動作温度自体と重ねて表示されています。これの影響は少ないことがわかります。 LeCroy Application Brief No. LAB 1006 図２の例にある「ロングターム・スタビリティ」では、クロック信号の発振タイミングに緩やかなドリフトがあることがわかります。ロングターム・スタビリティは一般的に「エージング」を含みますが、環境に依存するドリフトは含まれません。水晶発振器のエージングは電気的、機械的な様々な要因で発生します。ロングターム・スタビリティは通常、 ppm の単位で表されます。 10ppm とは、1ms 間にクロック周期が 10ns だけずれることと等価です。 △ t=1ms*(10/1,000,000) =10 ns 図３： 400MHz クロックの 1191 サイクル分のジッタ測定「ショートターム・スタビリティ」は発振器内部のノイズに起因多くの発振器の製造メーカがです。位相ノイズは狭帯域のスし、出力波形の位相変調を表しまショートターム・スタビリティがペクトラム・アナライザ（電圧分す。時間軸では、「ジッタ」とし測定時間長によって左右される解能が 12-16 ビット）、または特て定義されています。この方法のことをなんとか解決しようとし殊な位相ノイズ測定システムで最大のデメリットは、測定するタています。ひとつの方法は「アラ測定されます。イムウィンドウの大小によってン分散」を使うことです。アラン結果が大きく左右されることで分散は、隣接する周波数と基本周レクロイの「ジッタ・タイミンす。測定タイムウィンドウが長く波数との誤差を使います。通常は、グ解析」の最大のメリットは、ロなるほど、測定されたジッタのピ周波数カウンタを使って発振器ングタームとショートタームのークトゥピーク値が大きくなるの出力周波数のばらつきを測定測定が同じ測定器で可能であるのです。図３に 400MHz のします。ことです。ロングメモリと SMART トリガ機能により、ク SAW 発振器のジッタ測定例を示します。周期の平均値はショートターム・スタビリティロック信号と他の現象を同時に 2.4999ns です。また、ジッタのは、周波数軸上でも位相ノイズと捕捉することができます。ジッタ rms 値は 7ps 、ジッタのピークして定義されます。位相ノイズは、測定とジッタの発生原因の究明トゥピーク値は 35ps です。.注発振器出力の周波数スペクトルが効率よく行えることも他に無意すべき点は、この発振器の製造の形状でわかります。典型的ないメリットです。例えば、動作温メーカはジッタのピークトゥピ位相ノイズは、キャリア周波数か度や供給電圧の変動などです。ーク値を 1,000 サイクル間でしら 10kHz オフセットをかけたとか規定していないことです。ころのノイズレベルが –100dBc